Добиться нужного цвета поверхности можно, использовав красители, содержащие пигмент, который отражает излучение определенной длины волны, придавая предмету соответствующий оттенок. Однако со временем молекулы пигментов деградируют и такие краски неизбежно выцветают. Другой подход состоит в формировании на поверхности определенных структур, которые создают цвет. Так появляется, например, оптическая окраска крыльев у бабочек. Свет отражается от внутренних слоев чешуек, отраженные лучи интерферируют и образуют цветовой узор. Получить такую окраску несравненно сложнее, однако она практически не будет деградировать.

Новую технологию для получения такого красителя предложили ученые из Китая, США и Бельгии, статью которых публикует журнал Science Advances. Авторы использовали меланин – природный пигмент, придающий окраску и птичьим перьям, и рыбьей чешуе, и нашей коже, волосам и радужке глаз. Меланиновые наночастицы обладают черным цветом, однако ученые заставили их сформировать еще более крупные супрамолекулярные агрегаты в прозрачном оксиде кремния. Такие структуры имели тот или иной цвет в зависимости от плотности расположения наночастиц внутри и интерференции лучей, отраженных разными наночастицами.

Структуры красителя при разном увеличении: размеры и расположение частиц меланина в диоксиде кремния позволяют добиться разных оттенков / ©Xiao et al., 2017

Варьируя размеры самих меланиновых наночастиц, а также объемы пространства, занятого диоксидом кремния, авторы продемонстрировали красители разных оттенков, от оливково-зеленого до глубокого синего. По их словам, новый метод намного проще других подходов к получению структур для оптической окраски. Получение красителя происходит при комнатной температуре и давлении, в простом водном растворе октанола, а полученные частицы легко извлекаются в виде порошка. В перспективе они надеются научиться включать в одну структуру наночастицы меланина разного диаметра – теоретически это позволит добиться любого мыслимого оттенка.